1、判定正常狀態(tài)
首先判定在在正常狀態(tài)下電路中N1的“CO”與“DO”腳都輸出高電壓,兩個(gè)MOSFET都處于導通狀態(tài),電池可以自由地進(jìn)行充電和放電,由于MOSFET的導通阻抗很小,通常小于30毫歐,因此其導通電阻對電路的性能影響很小。
此狀態(tài)下保護電路的消耗電流為μA級,通常小于7μA。
2、進(jìn)行過(guò)充電保護
鋰離子電池要求的充電方式為恒流/恒壓,在充電初期,為恒流充電,隨著(zhù)充電過(guò)程,電壓會(huì )上升到4.2V轉為恒壓充電,直至電流越來(lái)越小。
在帶有保護電路的電池中,當控制IC檢測到電池電壓達到4.28V時(shí),其“CO”腳將由高電壓轉變?yōu)榱汶妷,使V2由導通轉為關(guān)斷,從而切斷了充電回路,使充電器無(wú)法再對電池進(jìn)行充電,起到過(guò)充電保護作用。而此時(shí)由于V2自帶的體二極管VD2的存在,電池可以通過(guò)該二極管對外部負載進(jìn)行放電。在控制IC檢測到電池電壓超過(guò)4.28V至發(fā)出關(guān)斷V2信號之間,還有一段延時(shí)時(shí)間,該延時(shí)時(shí)間的長(cháng)短由C3決定,通常設為1秒左右,以避免因干擾而造成誤判斷。
3、再進(jìn)行過(guò)放電保護
電池在對外部負載放電過(guò)程中,其電壓會(huì )隨著(zhù)放電過(guò)程逐漸降低,當電池電壓降至2.5V時(shí),其容量已被完全放光,此時(shí)如果讓電池繼續對負載放電,將造成電池的永久性損壞。 在電池放電過(guò)程中,當控制IC檢測到電池電壓低于2.3V時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉變?yōu)榱汶妷,使V1由導通轉為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使電池無(wú)法再對負載進(jìn)行放電,起到過(guò)放電保護作用。而此時(shí)由于V1自帶的體二極管VD1的存在,充電器可以通過(guò)該二極管對電池進(jìn)行充電。
4、進(jìn)行過(guò)電流保護
由于鋰離子電池的化學(xué)特性,電池生產(chǎn)廠(chǎng)家規定了其放電電流大不能超過(guò)2C,當電池超過(guò)2C電流放電時(shí),將會(huì )導致電池的永久性損壞或出現安全問(wèn)題。
電池在對負載正常放電過(guò)程中,放電電流在經(jīng)過(guò)串聯(lián)的2個(gè)MOSFET時(shí),由于MOSFET的導通阻抗,會(huì )在其兩端產(chǎn)生一個(gè)電壓,該電壓值U=I*RDS*2, RDS為單個(gè)MOSFET導通阻抗,控制IC上的“V-”腳對該電壓值進(jìn)行檢測,若負載因某種原因導致異常,使回路電流增大,當回路電流大到使U>0.1V時(shí),其“DO”腳將由高電壓轉變?yōu)榱汶妷,使V1由導通轉為關(guān)斷,從而切斷了放電回路,使回路中電流為零,起到過(guò)電流保護作用。
5、后進(jìn)行短路保護
電池在對負載放電過(guò)程中,若回路電流大到使U>0.9V時(shí),控制IC則判斷為負載短路,其“DO”腳將迅速由高電壓轉變?yōu)榱汶妷,使V1由導通轉為關(guān)斷,從而切斷放電回路,起到短路保護作用。短路保護的延時(shí)時(shí)間極短,通常小于7微秒。其工作原理與過(guò)電流保護類(lèi)似,只是判斷方法不同,保護延時(shí)時(shí)間也不一樣。 除了控制IC外,電路中還有一個(gè)重要元件,就是MOSFET,它在電路中起著(zhù)開(kāi)關(guān)的作用,由于它直接串接在電池與外部負載之間,因此它的導通阻抗對電池的性能有影響,當選用的MOSFET較好時(shí),其導通阻抗很小,電池包的內阻就小,帶載能力也強,在放電時(shí)其消耗的電能也少。